KR20040007609A - Method and device for short-term thermal treatment of flat objects - Google Patents

Method and device for short-term thermal treatment of flat objects Download PDF

Info

Publication number
KR20040007609A
KR20040007609A KR10-2003-7015410A KR20037015410A KR20040007609A KR 20040007609 A KR20040007609 A KR 20040007609A KR 20037015410 A KR20037015410 A KR 20037015410A KR 20040007609 A KR20040007609 A KR 20040007609A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
heat
gas
temperature
short
Prior art date
Application number
KR10-2003-7015410A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
슈트라우흐게르트
Original Assignee
아익스트론 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아익스트론 아게 filed Critical 아익스트론 아게
Priority claimed from PCT/EP2002/005767 external-priority patent/WO2002101806A1/en
Publication of KR20040007609A publication Critical patent/KR20040007609A/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/10—Mixing gases with gases
    • B01F23/19—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams; Arrangements, e.g. comprising controlling means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/21—Measuring
    • B01F35/211—Measuring of the operational parameters
    • B01F35/2111—Flow rate
    • B01F35/21111—Mass flow rate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/22—Control or regulation
    • B01F35/221—Control or regulation of operational parameters, e.g. level of material in the mixer, temperature or pressure
    • B01F35/2211—Amount of delivered fluid during a period
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/02—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by influencing fluid boundary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90—Heating or cooling systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체, 유리 또는 금속기판과 같은 평판상 대상물의 단기열처리를 위한 방법과 장치에 관한 것이다. 열이 열전도매체를 통한 열전도를 통하여 적어도 부분적으로 기판의 양측 표면에서 공급 또는 분산된다. 본 발명은 효율적으로 이용될 수 있도록 방법과 장치를 개선하는데 그 목적이 있다. 이를 위하여, 매우 상이한 열전도율을 갖는 두 가스로 구성되는 혼합체가 열전도매체로서 사용된다. 기판(1)의 양측에서 이 혼합체는 각 표면온도가 열방사를 통한 각각의 열교환을 고려하여 시간조절되는 방식으로 각각 조절된다.The present invention relates to a method and apparatus for short-term heat treatment of a flat object such as a semiconductor, glass or metal substrate. Heat is supplied or distributed at least partially on both surfaces of the substrate through thermal conduction through the heat conducting medium. It is an object of the present invention to improve the method and apparatus so that it can be used efficiently. For this purpose, a mixture consisting of two gases having very different thermal conductivity is used as the thermal conductive medium. On both sides of the substrate 1 this mixture is respectively adjusted in such a way that each surface temperature is time-controlled taking into account the respective heat exchange through heat radiation.

Description

평판상 대상물의 단기열처리방법과 장치 {METHOD AND DEVICE FOR SHORT-TERM THERMAL TREATMENT OF FLAT OBJECTS}Short-term heat treatment method and apparatus for flat object {METHOD AND DEVICE FOR SHORT-TERM THERMAL TREATMENT OF FLAT OBJECTS}

본 발명은 반도체, 유리 또는 금속기판과 같은 평판상 대상물의 단기열처리를 위한 방법과 장치에 관한 것으로, 기판과의 열교환이 이루어질 수 있도록 기판 표면의 양측에 배치되는 온도영향장치를 이용하고 열교환이 열전도매체를 통한 열전도를 통하여 적어도 부분적으로 이루어지는 평판상 대상물의 단기열처리방법과 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for short-term heat treatment of a plate-like object, such as a semiconductor, glass or metal substrate, using a temperature affecting device disposed on both sides of the substrate surface for heat exchange with the substrate and heat exchange The present invention relates to a method and apparatus for short-term heat treatment of a plate-like object made at least in part through heat conduction through a medium.

반도체 물질로부터 부품을 생산할 때, 코팅 또는 예를 들어, 임플란테이션 단계(implantation steps) 등으로 전처리된 기판 또는 패턴처리된 기판이 추가로 열처리되는 것이 필요하다. 이러한 과정은 신속열처리방법(RTP)으로 불리는 방법을 이용하여 수행된다. 기판의 양측 표면은 상이한 표면방사율을 가질 수 있다. 균일하게, 즉 내부온도기울기가 없이 균일하게 기판이 가열되기 위하여서는 기판의 양측 표면을 가열하는 방사력이 상이한 표면방사율과 매칭되어야 한다. 예를 들어, 가열은 적외선 방사 또는 가스와 같은, 기판의 표면에 접촉하는 매체를 통하여 이루어지는 열전도를 통하여 이루어진다. 또한 냉각속도는 표면방사율에 따라서 달라질 수 있다. 따라서, 기판의 양측 표면에서 온도를 균일하게 낮추거나 높일 수 있도록 하는 적당한 수단이 갖추어져야 한다. 가열과 냉각은 신속히 이루어져야 한다. 표면방사율은 RTP 과정 중에 달라질 수 있다. 이러한 방사율은 기판이 열을 방사하거나 방사된 열을 흡수하는 척도가 된다. 기판으로부터 열, 특히 고열을 제거하는 것은 해당 표면의 방사율에 크게 의존하고 양측 표면의 방사율이 일반적으로 동일하지 않으므로 기판이 냉각 또는 가열될 때 기판이 휘어지는 근본적인 위험이 있다. 기판이 넓으면 넓을 수록 이러한 현상이 보다 현저하게 나타난다. 원형 웨이퍼의 형태인 기판은 그 직경이 예를 들어, 300 mm 정도이다. 종래에는 이러한 현상을 방지하기 위하여 기판의 양측 표면의 가열을 각각 분리하여 제어하는 것이 알려져 있다. 이는 매우 정확한 방사율-보상형의 온도측정을 요구한다. 이는 제한된 정확성을 갖는 고가의 측정 및 제어장치가 사용되어야 한다는 결점을 갖는다. 더욱이, 이러한 형태의 구조에 있어서는 예를 들어, 냉각 중에 전면으로부터 배면의 온도기울기를 완전히 피할 수는 없다.When producing a part from a semiconductor material, it is necessary to further heat-treat the substrate or patterned substrate, such as by coating or, for example, implantation steps. This process is performed using a method called Rapid Heat Treatment (RTP). Both surfaces of the substrate may have different surface emissivity. In order for the substrate to be heated uniformly, i.e. without internal temperature gradients, the radiation forces heating the surfaces on both sides of the substrate must be matched with different surface emissivity. For example, heating is accomplished through heat conduction through a medium in contact with the surface of the substrate, such as infrared radiation or gas. In addition, the cooling rate may vary depending on the surface emissivity. Therefore, suitable means must be in place to uniformly lower or raise the temperature at both surfaces of the substrate. Heating and cooling should be rapid. Surface emissivity may vary during the RTP process. This emissivity is a measure for the substrate to radiate heat or to absorb the radiated heat. Removing heat, especially high heat, from the substrate is highly dependent on the emissivity of that surface and the emissivity of both surfaces is generally not the same, so there is a fundamental risk of warping the substrate when the substrate is cooled or heated. The wider the substrate, the more pronounced this phenomenon. The substrate in the form of a circular wafer has a diameter of, for example, about 300 mm. Conventionally, in order to prevent such a phenomenon, it is known to separately control the heating of both surfaces of the substrate. This requires a very accurate emissivity-compensated temperature measurement. This has the drawback that expensive measurement and control devices with limited accuracy must be used. Moreover, in this type of structure, for example, the temperature gradient from the front to the back cannot be completely avoided during cooling.

본 발명은 일반적인 평판상 대상물의 열처리방법과 장치를 효율적으로 이용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to efficiently use a heat treatment method and apparatus for a general flat plate-like object.

이러한 본 발명의 목적은 청구범위 제 1 항에 기술된 방법과 청구범위 제 2 항에 기술된 장치에 의하여 달성될 수 있는 바, 여기에서, 열전도매체는 매우 상이한 열전도율을 갖는 적어도 두 가스의 혼합체이며, 이 혼합체는 기판의 양측 표면에 각각 공급될 수 있다. 이 혼합체는 기판의 표면온도가 열방사를 통한 전체의 열교환을 고려하여 시간조절되는 방식으로 각각 조절된다. 특히, 가열 또는 냉각 중의 온도 프로파일과 기판의 양측 표면에서 각각의 그 값은 동일하다. 열방사를 통한 증가된 열교환은 낮은 열전도율을 갖는 가스가 지배적인 가스혼합비를 이용하여 보상될 수 있다.This object of the present invention can be achieved by the method described in claim 1 and the device described in claim 2, wherein the thermally conductive medium is a mixture of at least two gases having very different thermal conductivity. This mixture may be supplied to both surfaces of the substrate, respectively. These mixtures are each adjusted in such a way that the surface temperature of the substrate is time-controlled taking into account the total heat exchange through thermal radiation. In particular, the temperature profile during heating or cooling and their respective values on both surfaces of the substrate are the same. Increased heat exchange through thermal radiation can be compensated for by using a gas mixture ratio where gas with low thermal conductivity dominates.

마찬가지로 열방사를 통한 낮은 레벨의 열교환은 높은 열전도율을 갖는 가스가 지배적인 가스혼합체를 이용하여 보상될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따라서는 양측에서 열교환이 상이한 레벨로 유지될 수 있도록 하여 기판의 가열 또는 냉각 중에 기판 내에서 전면으로부터 배면까지 특히 전체 열처리시간 또는 열교환시간을 통하여 동일하게 온도기울기가 유지될 수 있도록 한다. 두 가스혼합체는 별도로 제어된다. 가스혼합체는 고순도이고 상이한 특정의 열전도성을 갖는 불활성 가스로부터 선택될 수 있다. 제어는 간단한 질량유량제어기에 의하여 이루어질 수 있다. 높은 열전도율을 갖는 가스는 예를 들어, 수소 또는 헬륨이다. 낮은 열전도율을 갖는 가스는 질소 또는 아르곤이다. 혼합체는 열전도에 의하여 기판과의 충분한 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 전체 압력과 비율로 기판의 상측 및/또는 하측으로부터 공정챔버에 도입된다. 따라서 특히 기판을 냉각시키는데 사용되는 온도영향장치는 기판의 상측 또는 하측에서 근거리에 배치된다. 만약 기판이 공정챔버 내에서 수직위치에 놓인 경우, 두 개의 온도영향장치는 기판에 근접하여 수평으로 배치되며, 온도영향장치의 배열과 구성은 기판으로부터의 열전달 또는 기판으로의 열전달이 전체 기판의 표면을 통하여 균일하게 이루어져 전체 기판 표면을 통하여 현저한온도차이를 보이지 않도록 선택될 수 있다. 온도영향장치와 두 가스의 혼합체는 열방사에 의한 열전도를 고려하여 양측에서 단위 시간 당 열교환된 양이 기판의 전면으로부터 배면까지의 온도기울기가 제로가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 혼합체는 기판의 상측 및/또는 하측에 놓이는 간극을 통하여 유동하도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 연속적인 가스의 교환으로 가스혼합체의 신속한 교환이 이루어질 수 있다. 열교환 중 혼합비의 변화는 가변열전도율에 의한 열유량을 제어할 수 있도록 한다. 또한 열응력이 허용되는 경우, 각 표면에 대하여 열평형이 상이하도록 정교하게 조절할 수 있다. 이는 또한 가스혼합체의 트리밍, 즉 혼합비조절에 의하여 이루어질 수 있다. 기판의 하측에는 비교적 좁은 가스간극이 배치되는 것이 바람직하다. 가스량은 기판이 안치되는 가스쿠션을 형성할 수 있을 정도이면 충분하다. 가스쿠션은 이러한 양으로 가스혼합체를 유동시킴으로서 형성된다. 유동되는 가스질량은 낮은 레벨로 유지되어 가스유동을 통하여 열이 현저히 분산되지 않도록 한다. 기판은 균일하게 부상된 상태에서 가스흐름에 의하여 회전구동될 수 있다.Likewise, low levels of heat exchange through thermal radiation can be compensated for by using gas mixtures in which gases with high thermal conductivity dominate. However, according to the present invention, the heat exchange can be maintained at different levels on both sides so that the temperature gradient can be maintained equally throughout the entire heat treatment time or heat exchange time from the front side to the back side in the substrate during heating or cooling of the substrate. do. The two gas mixtures are controlled separately. The gas mixture may be selected from inert gases of high purity and having different specific thermal conductivity. Control can be achieved by a simple mass flow controller. Gases with high thermal conductivity are, for example, hydrogen or helium. Gases with low thermal conductivity are nitrogen or argon. The mixture is introduced into the process chamber from the top and / or bottom of the substrate at a total pressure and ratio to allow sufficient heat exchange with the substrate by thermal conduction. Thus, in particular the temperature affecting devices used to cool the substrates are located at a near distance above or below the substrate. If the substrate is placed in a vertical position in the process chamber, the two temperature influencers are placed horizontally close to the substrate, and the arrangement and configuration of the temperature influencer is such that heat transfer from or to the substrate transfers to the entire surface of the substrate. It can be selected so as not to show a significant temperature difference through the entire substrate surface made uniform through. It is preferable that the temperature affecting device and the mixture of the two gases are set so that the amount of heat exchanged per unit time at both sides becomes zero in the temperature gradient from the front surface to the back surface in consideration of the heat conduction by the heat radiation. The mixture is preferably allowed to flow through a gap that lies above and / or below the substrate. This continuous exchange of gases allows rapid exchange of gas mixtures. The change of the mixing ratio during the heat exchange makes it possible to control the heat flow rate due to the variable thermal conductivity. In addition, where thermal stress is tolerated, it can be finely adjusted so that the thermal equilibrium is different for each surface. This can also be done by trimming the gas mixture, ie controlling the mixing ratio. It is preferable that a relatively narrow gas gap is arranged under the substrate. The amount of gas is sufficient to be able to form a gas cushion in which the substrate is placed. Gas cushions are formed by flowing a gas mixture in this amount. The flowing gas mass is kept at a low level so that heat is not significantly dissipated through the gas flow. The substrate may be rotationally driven by gas flow in a uniformly floating state.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention in more detail based on the accompanying drawings as follows.

도 1 은 기판의 상하측에 온도영향장치가 배치된 본 발명의 제 1 실시형태를 보인 개략구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram which showed 1st Embodiment of this invention in which the temperature influence apparatus is arrange | positioned at the upper and lower sides of a board | substrate.

도 2 는 기판이 가스쿠션 상에서 자유롭게 부상되어 있는 것을 보인 본 발명 제 2 실시형태의 구성도.2 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention showing that a substrate is freely floating on a gas cushion.

도 3 은 가열 또는 냉각 중에 기판의 두 표면의 온도를 보인 그래프.3 is a graph showing the temperature of two surfaces of a substrate during heating or cooling.

도 1 에서 보인 실시형태에서, 기판(1)은 지지스커트(10) 상에 안치된다. 이들 지지스커트(10)는 기판(1)이 하측의 온도영향장치(3)로부터 간격을 둔 간극(5) 상에 놓이도록 한다. 이 온도영향장치(3)는 히트 싱크 또는 열원일 수 있다. 기판의 상부에 배치되는 온도영향장치(2)는 기판(1)과 간격을 두고 배치되는 온도영향장치(2)와 마찬가지로 간극(4)을 두고 기판의 상부에 배치되며 역시 히트 싱크 또는 열원일 수 있다. 이들 온도영향장치(2)(3)는 두가지의 기능을 수행한다. 예를 들어, 한편으로는 열을 분산시켜 기판을 냉각시키고 다른 한편으로는 열을 공급하여 기판을 가열하기 위하여 이들은 냉각표면을 형성하고 동시에 적외선을 방사하는 효과를 가질 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 1, the substrate 1 is placed on the support skirt 10. These support skirts 10 allow the substrate 1 to lie on the gap 5 spaced from the lower temperature affecting device 3. This temperature affected device 3 may be a heat sink or a heat source. The temperature affecting device 2 disposed on the upper portion of the substrate is disposed on the upper portion of the substrate with a gap 4 as well as the temperature affecting apparatus 2 disposed to be spaced apart from the substrate 1 and may also be a heat sink or a heat source. have. These temperature affecting devices 2 and 3 perform two functions. For example, in order to dissipate heat on the one hand to cool the substrate and on the other hand to heat the substrate, they may have the effect of forming a cooling surface and simultaneously emitting infrared rays.

공급라인(6)(7)이 각 온도영향장치(2)(3)를 통하여 연장되어 있다. 이러한 공급라인(6)(7)은 달리 구성될 수도 있다. 이들의 목적은 두개의 간극(4)(5)에 예를 들어, 헬륨과 아르곤 또는 수소와 질소로 구성되는 가스혼합체를 도입하는 것이다.Supply lines 6 and 7 extend through each of the temperature affected devices 2 and 3. Such supply lines 6 and 7 may be configured differently. Their purpose is to introduce a gas mixture consisting of, for example, helium and argon or hydrogen and nitrogen into the two gaps 4, 5.

수소와 질소 또는 헬륨과 아르곤을 포함하는 각 가스혼합체는 두 간극(4)(5)의 각각에 연속적으로 도입된다. 두 가스혼합체의 전체 압력은 실질적으로 동일하다. 간극(4)(5) 내 가스의 압력은 열전도작용을 가질 수 있을 정도로 높으면 된다.또한 간극(4)(5)의 폭은 이에 기초하여 적당히 선택될 수 있다.Each gas mixture comprising hydrogen and nitrogen or helium and argon is continuously introduced into each of the two gaps 4, 5. The total pressure of the two gas mixtures is substantially the same. The pressure of the gas in the gaps 4 and 5 may be high enough to have a thermal conduction action. The width of the gaps 4 and 5 may be appropriately selected based on this.

수소와 질소는 각각의 질량유량제어기(8)(9)에 의하여 각 공급라인(6)(7)으로 공급된다.Hydrogen and nitrogen are supplied to each supply line 6, 7 by respective mass flow controllers 8, 9.

도 2 에서 보인 실시형태에서, 기판(1)은 열교환 중에 기판(1)의 변부를 지지하는 스커트(10) 상에 배치되지 않고 공급라인(7)을 통하여 간극(5)으로 도입된 가스혼합체에 의하여 유지되는 가스쿠션에 의한 자유로운 부상에 의해 안치된다. 예를 들어, 이와 같은 경우, 기판(1)이 안치되는 위치에 간단히 지지웨브(11)만을 배치하면된다. 그러나, 이들이 꼭 필요한 것은 아니다. 기판은 가스쿠션 상에 자동적으로 중심이 맞추어지는 방식으로 부상지지될 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 2, the substrate 1 is not disposed on the skirt 10 that supports the edges of the substrate 1 during heat exchange, but to the gas mixture introduced into the gap 5 through the supply line 7. It is settled by free injury by the gas cushion which is maintained. For example, in such a case, only the support web 11 may be simply disposed at the position where the substrate 1 is placed. However, they are not necessary. The substrate may be floated in such a way that it is automatically centered on the gas cushion.

아울러, 도 2 에는 공정챔버에 기판(1)을 로딩 또는 언로딩하기 위하여 기판(1)을 인상시킬 수 있는 선택적인 지지스커트(10)가 도시되어 있다.Also shown in FIG. 2 is an optional support skirt 10 capable of raising the substrate 1 for loading or unloading the substrate 1 into the process chamber.

본 발명에 따른 장치의 기능은 다음과 같다. 기판(1)은 그 양측 표면의 열방사율이 다를 수 있다. 따라서, 가열기능을 수행하는 온도영향장치(2)(3)로부터의 방사력이 동일한 경우, 기판의 양측 표면이 가열되는 정도는 다를 수 있다. 어느 경우든지 열방사를 통한 기판으로의 열유동은 상이하다. 기판(1)의 냉각에 있어서도 효과는 유사하다. 상이한 방사율은 열방사 중에 기판의 양측 표면으로 방출되는열유량이 상이하도록 한다. 따라서, 기판의 가열 또는 냉각 중에 기판의 표면은 온도가 다를 수 있다. 이러한 내부온도기울기가 바람직하지 않은 변형이 일어나도록 한다.The function of the device according to the invention is as follows. The substrate 1 may have different thermal emissivity on both surfaces thereof. Therefore, when the radiation forces from the temperature-affecting apparatuses 2 and 3 which perform the heating function are the same, the degree to which both surfaces of the substrate are heated may be different. In either case, the heat flow to the substrate through heat radiation is different. The effects are similar in cooling the substrate 1. Different emissivity allows for different heat fluxes to be released to both surfaces of the substrate during thermal radiation. Thus, the surface of the substrate may vary in temperature during heating or cooling of the substrate. This internal temperature gradient causes undesirable deformation.

수소와 질소를 포함하는 가스혼합체가 기판의 상하측 간극(4)(5)측으로 도입된다. 높은 방사율을 갖는 기판의 측면에서는 이러한 가스혼합체는 높은 질소함량을 갖는다. 따라서 가스혼합체는 낮은 열전도율을 갖는다. 방사율이 낮은 기판의 측면측에서는 가스혼합체가 높은 수소함량을 가짐으로써 가스혼합체는 높은 열전도율을 갖는다. 상이한 열방사를 감안하여 일측면에 다소 적은 양으로 방사 또는 공급되는 열은 그 만큼의 열의 분산 또는 열전도를 통한 열의 공급에 의하여 보상되므로 기판은 열교환 중에 양측 표면의 온도가 실질적으로 동일하게 유지된다. 본 발명에 있어서, 질량유량제어기(8)(9)에 의하여 설정되는 가스혼합체는 가열 또는 냉각과정 중에 조절되는 것이 필요하다.A gas mixture containing hydrogen and nitrogen is introduced into the upper and lower gaps 4 and 5 side of the substrate. On the side of the substrate with high emissivity, this gas mixture has a high nitrogen content. Therefore, the gas mixture has a low thermal conductivity. On the side of the substrate having a low emissivity, the gas mixture has a high hydrogen content, so that the gas mixture has a high thermal conductivity. In view of the different thermal radiation, the heat radiated or supplied in a somewhat smaller amount on one side is compensated for by the dissipation of that amount of heat or the supply of heat through heat conduction, so that the substrates remain substantially the same at both surfaces during heat exchange. In the present invention, the gas mixture set by the mass flow controllers 8 and 9 needs to be adjusted during the heating or cooling process.

도 2 에서 보인 실시형태에서, 기판(1)이 자유롭게 부상지지되는 가스쿠션은 질량유량제어기(8')(9')에 의하여 공급되는 가스유동에 의하여 형성된다. 따라서 지지스커트 등과의 면접촉에 의한 열교환이 방지될 수 있다. 공급라인(7)의 단부에 배치된 노즐은 기판(1)에 회전운동을 전달할 수 있도록 방향이 정하여져 있다. 특히, 기판(1)의 상하측에 다수의 노즐이 배치되는 것이 바람직하다. 기판(1)은 이들 노즐에 의하여 균일하게 회전구동된다.In the embodiment shown in Fig. 2, the gas cushion on which the substrate 1 is freely floated is formed by the gas flow supplied by the mass flow controllers 8 'and 9'. Therefore, heat exchange by the surface contact with the support skirt can be prevented. The nozzle disposed at the end of the supply line 7 is oriented so as to transmit rotational motion to the substrate 1. In particular, it is preferable that a plurality of nozzles are arranged above and below the substrate 1. The substrate 1 is uniformly rotated by these nozzles.

어떤 경우에 있어서는 두 표면의 열편형이 상이한 레벨로 신중하게 설정되는 것이 유리하다. 이는 특히 전면과 배면 사이의 온도차이에 의한 열응력을 신중하게 도입하는 것이 바람직한 경우에 요구될 수 있다.In some cases, it is advantageous for the lobe of the two surfaces to be carefully set at different levels. This may be required especially when it is desirable to carefully introduce thermal stresses due to temperature differences between the front and back surfaces.

공정 중에, 두 표면의 온도는 광학적으로 측정될 수 있다. 온도편차는 가스혼합체의 조성을 변경시키는 적당한 수단에 의하여 상쇄될 수 있다.During the process, the temperatures of both surfaces can be measured optically. The temperature deviation can be offset by any suitable means of changing the composition of the gas mixture.

도 3 은 가열, 열처리 및 냉각 중에 기판의 일측 표면의 온도 T1과 타측 표면의 온도 T2를 보이고 있다. 이 그래프에서, 온도 T1의 변화는 실선으로 도시하였으며, 온도 T2는 점선으로 도시하였다. 이들 두 선은 변화하는 형태가 동일하다. 이는 한편으로는 열방사와 다른 한편으로는 제어된 열전도에 의하여 기판의 양측 표면에 대한 열공급을 최적하게 조절한 결과로 나타난 것이다. 또한 냉각공정도 방사 및 전도에 의한 열의 분산에 의하여 이루어진다. 이 경우에 있어서도 열의 전도가 제어된다.3 shows the temperature T 1 of one surface of the substrate and the temperature T 2 of the other surface during heating, heat treatment and cooling. In this graph, the change in temperature T 1 is shown by the solid line and the temperature T 2 is shown by the dotted line. These two lines are the same in changing form. This is the result of optimally adjusting the heat supply to both surfaces of the substrate by heat radiation on the one hand and controlled heat conduction on the other hand. The cooling process is also achieved by the dispersion of heat by radiation and conduction. Also in this case, conduction of heat is controlled.

이상의 모든 특징은 본질적으로 본 발명에 속한다. 첨부된 우선권주장서류(선행출원의 사본)의 기술된 내용은 이들 서류 내용의 특징에 비추어 본 발명에 포함된다.All the above features essentially belong to the present invention. The written content of the attached priority dossier (copy of the preceding application) is included in the present invention in light of the features of the contents of these documents.

Claims (12)

반도체, 유리 또는 금속기판과 같은 평판상 대상물의 단기열처리를 위한 방법으로서, 열전도매체를 통한 열전도를 통하여 적어도 부분적으로 기판의 양측에서 열의 공급 또는 분산이 이루어지는 평판상 대상물의 단기열처리방법에 있어서, 사용된 열전도매체가 매우 상이한 열전도율을 갖는 둘 또는 그 이상의 가스의 혼합체이며, 이 혼합체가 기판(1)의 양측에서 각 표면온도가 열방사를 통한 각각의 열교환을 고려하여 시간조절되는 방식으로 각각 조절됨을 특징으로 하는 평판상 대상물의 단기열처리방법.A method for short-term heat treatment of a plate-like object such as a semiconductor, glass or metal substrate, which is used in a method for short-term heat treatment of a plate-like object in which heat is supplied or dispersed at least partially on both sides of a substrate through heat conduction through a heat conductive medium. The thermally conductive medium is a mixture of two or more gases having very different thermal conductivity, each of which is controlled in such a way that each surface temperature on both sides of the substrate 1 is time controlled in consideration of the respective heat exchange through thermal radiation. A short-term heat treatment method for a plate-like object characterized in that. 반도체, 유리 또는 금속기판과 같은 평판상 대상물의 단기열처리를 위한 장치로서, 기판(1)과의 열교환을 위하여 기판 표면의 양측에 온도영향장치(2, 3)가 배치되어 있고 열전도매체를 통한 열전도를 통하여 적어도 부분적으로 열교환이 이루어질 수 있도록 한 평판상 대상물의 단기열처리장치에 있어서, 열전도매체가 매우 상이한 열전도율을 갖는 둘 또는 그 이상의 가스의 혼합체이며, 이 혼합체가 기판의 양측에서 각각 조절됨을 특징으로 하는 평판상 대상물의 단기열처리장치.A device for short-term heat treatment of a plate-like object such as a semiconductor, glass or metal substrate, the temperature influencing device (2, 3) is disposed on both sides of the substrate surface for heat exchange with the substrate (1) and heat conduction through the heat conducting medium In a short-term heat treatment apparatus for a plate-like object to be at least partially heat exchange through the heat conducting medium, the heat conducting medium is a mixture of two or more gases having a very different thermal conductivity, the mixture is controlled on each side of the substrate Short-term heat treatment device for a flat object. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 온도영향작용 중에 기판 양측의 온도가 동일함을 특징으로 하는 방법 또는 장치.Method or apparatus according to one or more of the preceding claims, wherein the temperature on both sides of the substrate is the same during temperature influence. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 온도영향작용 중에 기판 양측의 온도가 상이함을 특징으로 하는 방법 또는 장치.Method or apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that the temperature on both sides of the substrate differs during temperature influence. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 가스가 수소와 질소 또는 헬륨과 아르곤임을 특징으로 하는 방법 또는 장치.Method or apparatus according to one or more of the preceding claims, wherein the gas is hydrogen and nitrogen or helium and argon. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 온도영향장치(2, 3)와 기판(1) 사이의 간극(4, 5)으로 가스가 연속유동함을 특징으로 하는 방법 또는 장치.Method or device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the gas flows continuously into the gap (4, 5) between the temperature-affecting device (2, 3) and the substrate (1). 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 가스의 유동이 질량유량제어기(8, 9; 8', 9')에 의하여 제어됨을 특징으로 하는 방법 또는 장치.Method or apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that the flow of gas is controlled by a mass flow controller (8, 9; 8 ', 9'). 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 기판(1)이 기판의 하측에서 가스흐름에 의하여 형성된 가스쿠션에 의하여 자유롭게 부상토록 배치됨을 특징으로 하는 방법 또는 장치.Method or apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that the substrate (1) is arranged to float freely by means of a gas cushion formed by gas flow under the substrate. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 기판(1)이 열전도매체를 구성하는 가스흐름에 의하여 자유롭게 부상된 상태에서 회전구동됨을 특징으로 하는 방법 또는 장치.Method or apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that the substrate (1) is driven in a freely floated state by the gas flow constituting the thermally conductive medium. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 온도제어로 열의 분산 또는 열의 공급이 이루어짐을 특징으로 하는 방법 또는 장치.Method or apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that the heat is distributed or supplied by temperature control. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 가스조성 또는 가스압력이 전 시간을 통하여 열교환 중에 변화함을 특징으로 하는 방법 또는 장치.Method or apparatus according to one or more of the preceding claims, wherein the gas composition or gas pressure changes during heat exchange throughout the entire time period. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 간극(4, 5)측으로 향하는 열전도매체의 질량유량이 적어서 가스질량유량을 통하여 공급 또는 분산되는 열정량이 열전도를 통하여 분산 또는 공급되는 열보다 현저히 적음을 특징으로 하는 방법 또는 장치.The method according to one or more of the preceding claims, wherein the mass flow rate of the heat conducting medium directed toward the gaps 4 and 5 is so small that the amount of enthusiasm supplied or dispersed through the gas mass flow rate is significantly less than that of the heat dispersed or supplied through the heat conduction. Characterized by a method or an apparatus.
KR10-2003-7015410A 2001-06-08 2002-05-25 Method and device for short-term thermal treatment of flat objects KR20040007609A (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10128190 2001-06-08
DE?10128190.0? 2001-06-08
DE10132709A DE10132709A1 (en) 2001-06-08 2001-07-05 Method for short-term thermal treatment of surfaces of flat objects esp. semiconductor-, glass-, or metal-substrates, involves monitoring surface temperatures of substrate relative to heat exchange via thermal radiation
DE?10132709.9? 2001-07-05
PCT/EP2002/005767 WO2002101806A1 (en) 2001-06-08 2002-05-25 Method and device for short-term thermal treatment of flat objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040007609A true KR20040007609A (en) 2004-01-24

Family

ID=7687853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-7015410A KR20040007609A (en) 2001-06-08 2002-05-25 Method and device for short-term thermal treatment of flat objects

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20040007609A (en)
DE (1) DE10132709A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100909473B1 (en) * 2007-10-11 2009-07-28 세메스 주식회사 Substrate processing equipment

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6952889B2 (en) * 2002-11-05 2005-10-11 Wafermasters, Inc. Forced convection assisted rapid thermal furnace

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100909473B1 (en) * 2007-10-11 2009-07-28 세메스 주식회사 Substrate processing equipment

Also Published As

Publication number Publication date
DE10132709A1 (en) 2002-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100420871B1 (en) Device and method for thermally treating substrates
US20090110805A1 (en) Apparatus and Method for Controlling the Surface Temperature of a Substrate in a Process Chamber
US7603028B2 (en) Non-contact thermal platforms
CN103370778B (en) There is the substrate support that heater and fast temperature change
KR0142808B1 (en) Apparatus for cooling a substrate and heat treatment apparatus
US6353209B1 (en) Temperature processing module
US6433314B1 (en) Direct temperature control for a component of a substrate processing chamber
US7910862B2 (en) Apparatus and method for manufacturing a semiconductor device with a sapphire substrate
KR101104017B1 (en) Tailored temperature uniformity
JPH0724257B2 (en) Quenching furnace for semiconductor processing
JP2011136406A5 (en)
WO2017184002A1 (en) A 3d printer working platform and a 3d printer containing such a work platform
KR19990042689A (en) Heating equipment for chemical vapor deposition equipment
Tang et al. Experiments on the stabilization of the no-motion state of a fluid layer heated from below and cooled from above
JP2020524393A5 (en)
KR20040007609A (en) Method and device for short-term thermal treatment of flat objects
TW201624570A (en) Apparatus for adjustable light source
US20040168639A1 (en) Method and device for short-term thermal-treatment of flat objects
EP0657918A2 (en) Method and apparatus for baking and cooling semiconductor wafers and the like
JPH06283493A (en) Substrate cooling device
JPH11347935A (en) Polishing device
JP2002530847A (en) Heat treatment apparatus, system and method for treating semiconductor substrate
JP2010510649A (en) Heat treatment method and heat treatment apparatus for base layer
JP4660960B2 (en) Thermostatic device
KR100808342B1 (en) Equalize heat apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid